3 Comparaciones de aplicaciones y diferencias entre la máquina de limpieza láser continua y pulsada

3 Comparación de aplicacioness y diferencias entre limpieza láser continua y pulsada Máquina

En el campo de la limpieza por láser, los láseres de fibra se han convertido en la mejor opción para la limpieza por láser de fuentes de luz con mayor confiabilidad, estabilidad y flexibilidad.Como los dos componentes principales de los láseres de fibra, los láseres de fibra continua y los láseres de fibra pulsada ocupan posiciones líderes en el mercado en el procesamiento de macromateriales y el procesamiento de materiales de precisión, respectivamente.

Para las aplicaciones emergentes de limpieza por láser, han surgido diferentes voces sobre si utilizar láseres continuos o pulsados, y también han aparecido en el mercado dos tipos de equipos de limpieza láser que utilizan láseres pulsados ​​y continuos.Muchos usuarios finales industriales no saben elegir a la hora de elegir.JPT Laser realizó una prueba comparativa sobre la aplicación de limpieza láser de láseres continuos y pulsados, y analizó sus respectivas características y escenarios de aplicación aplicables, con la esperanza de proporcionar una referencia útil para los usuarios industriales a la hora de elegir la tecnología de limpieza láser correspondiente.

material de experimento

El modelo de láser YDFLP-CL-200-12-A es un láser pulsado y el Continious Way-RB-W-2000 es un láser continuo.Los parámetros detallados de los dos láseres se comparan en la Tabla 1. La primera muestra utilizada en el experimento es una placa de aleación de aluminio, y las dimensiones de la placa de aleación de aluminio son 400 mm × 400 mm × 4 mm de largo, ancho y alto.La segunda muestra es una placa plana de acero al carbono, y las dimensiones del acero al carbono son 400 mm × 400 mm × 10 mm de largo, ancho y alto.La superficie de la muestra se rocía con pintura blanca, el espesor de la pintura en la primera superficie de la muestra es de aproximadamente 20 µm y el espesor de la pintura en la segunda superficie de la muestra es de aproximadamente 40 µm.

Se utilizaron dos láseres para eliminar pintura en las superficies de dos materiales, y los parámetros de limpieza del láser se optimizaron para obtener el mejor ancho de pulso, frecuencia, velocidad de escaneo y otros parámetros, y se compararon el efecto y la eficiencia de la limpieza en las condiciones experimentales optimizadas.

1.Experimento de limpieza con láser pulsado de una capa de pintura.

En el experimento de eliminación de pintura con luz pulsada, la potencia del láser es de 200 W, la distancia focal de la lente de campo utilizada es de 163 mm y el diámetro del punto de enfoque del láser es de aproximadamente 0,32 mm.El área de limpieza de un solo bloque es de 13 mm × 13 mm y la distancia de llenado es de 0,16 mm.El escaneo y la limpieza con láser se repiten 2 veces cuando se despinta la superficie de aleación de aluminio, y el escaneo y la limpieza con láser se repiten 4 veces cuando se despinta la superficie de acero al carbono.

Tabla 1: Comparación de los parámetros del láser pulsado y del láser continuo

Bajo la condición de que las tasas de superposición vertical y horizontal del punto de luz sean ambas del 50%, se prueba la influencia de los parámetros de ancho de pulso del láser, frecuencia y velocidad de escaneo del láser (como se muestra en la Tabla 2) sobre el efecto de limpieza.El efecto experimental de la eliminación de pintura en la superficie de la aleación de aluminio se muestra en la Figura 1. Los resultados del experimento de eliminación de pintura en la superficie de acero al carbono se muestran en la Figura 2.

Tabla 2: Parámetros experimentales de limpieza con láser pulsado de pintura superficial de aleación de aluminio y acero al carbono

Los resultados experimentales muestran que bajo la misma frecuencia, el ancho de pulso corto es más fácil de eliminar la capa de pintura superficial de aleación de aluminio y acero al carbono que el ancho de pulso largo.Con el mismo ancho de pulso, cuanto menor sea la frecuencia, más fácil será dañar el sustrato.Cuando la frecuencia es mayor, el efecto de eliminación de pintura es peor.Los parámetros preferidos para la limpieza con láser de pulso de la capa de pintura de la superficie de aleación de aluminio son 15# (potencia del láser 200 W, ancho de pulso 100 ns, frecuencia 60 kHz, velocidad de escaneo 9600 mm/s), y los parámetros preferidos para la limpieza de la capa de pintura de la superficie de acero al carbono son 13# ( potencia del láser 200 W, el ancho del pulso es 100 ns, la frecuencia es 40 kHz y la velocidad de escaneo es 6400 mm/s), los cuales pueden eliminar la capa de pintura por completo y básicamente dañar la base de la muestra.

Figura 1: Comparación de la limpieza con láser pulsado de capas de pintura de superficies de aleación de aluminio bajo diferentes parámetros del láser

2.Experimento de capa de pintura de limpieza láser continua

En el experimento de eliminación de pintura con luz continua, la potencia del láser es del 50%, el ciclo de trabajo es del 20% (equivalente a una potencia promedio de 200W) y la frecuencia es de 30kHz.La distancia focal de la lente de campo utilizada es de 220 mm y el diámetro del punto de enfoque del láser es de aproximadamente 0,2 mm.El área de limpieza de un solo bloque es de 13 mm × 13 mm y el espacio de llenado es de 0,1 mm.El láser escanea dos veces al limpiar la capa de pintura de la superficie de aleación de aluminio y el láser escanea cuatro veces al limpiar la capa de pintura de la superficie de acero al carbono.Bajo la condición de potencia, ciclo de trabajo y frecuencia constantes del láser, se probó la influencia de la velocidad de escaneo del láser en el efecto de limpieza.

Figura 2: Comparación de la capa de pintura superficial de acero al carbono limpiada con láser pulsado bajo diferentes parámetros del láser

Los resultados experimentales muestran que cuanto menor es la velocidad de escaneo con la misma potencia y frecuencia del láser, mayor es el daño al sustrato.Cuando la velocidad de escaneo es mayor que un cierto valor, cuanto más rápida sea la velocidad de escaneo, peor será el efecto de eliminación de pintura.Los parámetros preferidos para la limpieza láser continua de la capa de pintura de la superficie de aleación de aluminio son 21# (potencia del láser 200 W, frecuencia 30 kHz, velocidad de escaneo 2000 mm/s), y los parámetros preferidos para la limpieza de la capa de pintura de la superficie de acero al carbono son 37# (potencia del láser 200 W, frecuencia 30 kHz, velocidad de escaneo 3400 mm) /s).Estos dos parámetros no solo eliminan limpiamente la capa de pintura de la superficie de acero al carbono, sino que también causan relativamente menos daño al sustrato de la muestra.

3.Resultados y análisis óptimos de los parámetros.

1.Comparación de condiciones de macrolimpieza.

La Figura 3a muestra los resultados de los parámetros óptimos para la limpieza con luz pulsada de la capa de pintura de la superficie de aleación de aluminio, y la Figura 3b muestra los resultados de los parámetros óptimos para la limpieza con luz continua de la capa de pintura de la superficie de aleación de aluminio.Después de limpiar con luz pulsada, la capa de pintura de la superficie de la muestra se elimina por completo, la superficie de la muestra aparece de color blanco metálico y casi no hay daños en el sustrato de la muestra.Después de utilizar una limpieza ligera continua, la capa de pintura de la superficie de la muestra se eliminó por completo, pero la superficie de la muestra apareció gris negruzca y el sustrato de la muestra también apareció microfundido.Por lo tanto, es más probable que el uso de luz continua cause daños al sustrato que la luz pulsada.

Figura 3 (1): Comparación de los efectos macroscópicos de la eliminación de pintura con luz pulsada y luz continua: izquierda (3a), derecha (3b)

Figura 3 (2): Comparación de los efectos macroscópicos de la eliminación de pintura con luz pulsada y luz continua: izquierda (3c), derecha (3d)

Los resultados de los parámetros óptimos para la limpieza con luz pulsada de la capa de pintura de la superficie de acero al carbono se muestran en la Figura 3c, y los resultados de los parámetros óptimos para la limpieza con luz continua de la capa de pintura de la superficie de acero al carbono se muestran en la Figura 3d.Después de limpiar con luz pulsada, la capa de pintura de la superficie de la muestra se elimina por completo, la superficie de la muestra aparece gris negruzca y el daño al sustrato de la muestra es pequeño.Después de utilizar una limpieza ligera continua, la capa de pintura de la superficie de la muestra también se elimina por completo, pero la superficie de la muestra aparece de color negro oscuro y se puede ver intuitivamente que hay un gran fenómeno de refundición en la superficie de la muestra.Por lo tanto, es más probable que el uso de luz continua cause daños al sustrato que la luz pulsada.

2. Comparación de morfología microscópica.

Se puede ver en la Figura 4 (a) que después de usar luz pulsada para limpiar la capa de pintura en la superficie de la aleación de aluminio, la pintura en la superficie de la muestra se eliminó por completo y la superficie de la muestra tiene pocos daños. y sin líneas láser.Cuando se utiliza luz continua para limpiar la mesa de muestra, la pintura también se elimina por completo como se muestra en la Figura 4 (b), pero la superficie de la muestra tiene un fenómeno de refundición grave y líneas láser.

Figura 4(1): Comparación de las micromorfologías de la superficie de la muestra después de la eliminación de pintura con luz pulsada y luz continua, la imagen de la izquierda es (4a), la imagen de la derecha es (4b)

Figura 4(2): Comparación de la micromorfología de la superficie de la muestra después de la eliminación de pintura con luz pulsada y luz continua, la imagen de la izquierda es (4c), la imagen de la derecha es (4d)

Se puede ver en la Figura 4 (c) que después de usar luz pulsada para limpiar la capa de pintura de la superficie de acero al carbono, la pintura de la superficie de la muestra se eliminó por completo y la superficie de la muestra es relativamente lisa después de limpiarla con poco daño.La pintura también se eliminó por completo mediante una limpieza ligera continua como se muestra en la Figura 4 (d), pero la superficie de la muestra se volvió a fundir severamente y la superficie de la muestra estaba desigual.

en conclusión

Los experimentos muestran que tanto el láser continuo como el láser pulsado pueden eliminar la pintura de la superficie del material y lograr el efecto de limpieza.En las mismas condiciones de potencia, la eficiencia de limpieza de los láseres pulsados ​​es mucho mayor que la de los láseres continuos.Al mismo tiempo, los láseres pulsados ​​​​pueden controlar mejor la entrada de calor para evitar que la temperatura del sustrato sea demasiado alta o se microfusione.

Los láseres de vía continua tienen una ventaja en el precio y pueden compensar la brecha en eficiencia con los láseres pulsados ​​mediante el uso de láseres de alta potencia, pero los láseres de vía continua de alta potencia tienen una mayor entrada de calor y un mayor daño al sustrato.Por lo tanto, existen diferencias fundamentales entre los dos en los escenarios de aplicación.Se recomienda elegir un láser pulsado para alta precisión, la necesidad de controlar estrictamente el calentamiento del sustrato y los escenarios de aplicación que requieren que el sustrato no sea destructivo, como los moldes.Para algunas estructuras de acero grandes, tuberías, etc., debido al gran volumen y la rápida disipación de calor, los requisitos de daño al sustrato no son altos y se pueden seleccionar láseres continuos.